Wie kann die Sicherheit mobiler Industrieroboter gewährleistet werden? Hier sind einige empfohlene Schritte!

Im Bereich der Automatisierung und der Mensch-Maschine-Zusammenarbeit ist die Gewährleistung von Sicherheitsmaßnahmen für Fertigungsunternehmen von größter Bedeutung. Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Roboterlösungen für industrielle Anwendungen zu gewährleisten, müssen mehrere wesentliche Schritte unternommen werden.

Integration von Robotern in Fertigung und Logistik

In der Fertigungsindustrie werden Roboter immer häufiger in Fabrikabläufe integriert. Immer mehr Fertigungs- und Logistikprozesse werden vollständig automatisiert. Der Umfang der Mensch-Roboter-Zusammenarbeit nimmt zu, was robuste Sicherheitsmaßnahmen erforderlich macht, um eine zuverlässige Leistung zu gewährleisten.

Hersteller, Lieferanten, Integratoren und Betreiber müssen die Roboterkonformität anhand einer Vielzahl von Normen und spezifischen Anwendungsanforderungen bewerten und validieren. Eine Kernnorm ist EN ISO 10218:2011-Sicherheitsanforderungen für Industrieroboter, die internationale und europäische Sicherheitsnormen für Industrieroboter abdeckt.

Wichtige Sicherheitsaspekte für Industrieroboter

Für eine erfolgreiche Zertifizierung von Industrierobotern, Robotersystemen und Steuerungssystemen ist die Einhaltung aller geltenden technischen Richtlinien und Normen erforderlich. Die Prüfung sollte unter anderem folgende Aspekte umfassen:

Schwere Last und hohe Geschwindigkeit

Unbeabsichtigter Start oder unbeabsichtigtes Verhalten

Kollisionen mit Werkstücken oder der Umgebung

Werkstückauswurf

Anwesenheit von Personal in kritischen Bereichen

Sicherheitsanforderungen für kollaborative Roboter

Wenn menschliche Mitarbeiter mit Robotern zusammenarbeiten, hat Sicherheit höchste Priorität. Roboterhersteller müssen sich umfangreichen Sicherheitsanforderungen stellen, die sich in zahlreichen technischen Richtlinien und Normen widerspiegeln. Kollaborative Robotersysteme, die manuelle und automatisierte Montagevorgänge in einem Hybridsystem kombinieren, können die Prozesseffizienz und Produktqualität verbessern sowie körperliche Belastungen und sich wiederholende Aufgaben für Menschen reduzieren.

Die International Federation of Robotics hob in ihrem Bericht von 2020 hervor, dass Roboter viele „4D“-Aufgaben (langweilige, schmutzige, gefährliche und heikle Aufgaben) übernehmen und so die Gesundheit, Sicherheit und Arbeitszufriedenheit der Arbeitnehmer verbessern.

Obwohl ISO 10218:2011 Richtlinien für den Einsatz kollaborativer Roboter enthält, ist man sich allgemein darüber einig, dass Verbesserungen erforderlich sind. Aus diesem Grund wurde 2016 die technische Spezifikation ISO/TS 15066 – Roboter und Robotergeräte – Kollaborative Industrieroboter – veröffentlicht. Die Gewährleistung einer ungehinderten Umgebung zur Gewährleistung der Sicherheit der Mitarbeiter ist eine grundlegende Voraussetzung für kollaborative Anwendungen, die den technischen Spezifikationen dieser Norm entsprechen.

Die ISO/TS 15066 beschreibt die Methoden zur „Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung“ sowie zur „Leistungs- und Kraftbegrenzung“ für kollaboratives Arbeiten. Dazu gehören Empfehlungen für die „biomechanischen Grenzen“ der Schmerzschwellen für bestimmte Körperteile. Risikobewertungen nach EN ISO 12100 können auch Sicherheitsanforderungen für Cobot-Anwendungen und Arbeitsumgebungen definieren.

Ein wesentlicher Bestandteil kollaborativer Roboteranwendungen ist der Roboter-Endeffektor. Ohne ihn ist die Handhabung eines Projekts unmöglich, er birgt jedoch ein potenzielles Risiko. Daher sind die erforderliche Klemmkraft und die spezielle Handhabung der Werkstücke für die Sicherheit von entscheidender Bedeutung. ISO TR 20218-1 beschreibt die Schnittstellen- und Sicherheitsanforderungen für solche Greifersysteme.

Sicherheit mobiler Industrieroboter

Mobile Roboter tragen maßgeblich zur Automatisierung und Optimierung von Logistikprozessen bei. Sie sind rund um die Uhr im Dauereinsatz und können flexibel für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden. Das steigert die Effizienz und Produktivität.

Fahrerlose Transportfahrzeuge (AGVs)Erstellen Sie ein Bodenfördernetz, das festen Routen folgt, normalerweise entlang von Drähten oder Magneten, die im Boden eingelassen sind. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Automatisierung von Prozessen und beim Materialtransport in verschiedenen Branchen, einschließlich Fertigung und Logistik. In intelligenten Fabriken und Industrie 4.0-Umgebungen sind AGVs besonders wichtig, um die Effizienz der internen Logistik kontinuierlich zu verbessern. Ihre vielfältigen Anwendungen stellen Hersteller und Systemintegratoren jedoch vor erhebliche Herausforderungen.

Autonome mobile Roboter (AMRs)sind ausgefeilter und mit Sensoren und leistungsstarken Bordcomputern ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, dynamisch anhand von Karten zu navigieren. Sie können Hindernisse erkennen und darauf reagieren und so ihre Aufgaben in belebten Umgebungen sicher erfüllen. Die Kombination von AGVs oder AMRs mit kollaborativen Robotern erfordert besonders strenge Sicherheitsmaßnahmen.

Dank ihrer Fähigkeit, rund um die Uhr im Dauereinsatz zu sein und flexibel für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden zu können, tragen AGVs und AMRs erheblich zu Effizienz und Produktivität bei. Auch wenn ihre industriellen Anwendungen unterschiedlich sein können, sind die Subsysteme von AGVs und AMRs grundsätzlich ähnlich.

Industrielle mobile Roboter (IMRs)umfassen AGVs, AMRs und „industrielle Manipulatoren“ (Roboter). Spezifische Marktanforderungen wie der ANSI/RIA R15.08-Sicherheitsstandard für autonome mobile Roboter in den Vereinigten Staaten und die Teile 1 und 2 der ISO 10218 müssen berücksichtigt werden.

Im Europäischen Wirtschaftsraum müssen industrielle mobile Roboter der Maschinenrichtlinie entsprechen, die mit den britischen Maschinensicherheitsvorschriften von 2008 übereinstimmt. Diese Richtlinie erfordert aufgabenbezogene Risikobewertungen, die sich an der ISO 12100-Sicherheit von Maschinen: Allgemeine Grundsätze für Konstruktion, Risikobewertung und Risikominderung orientieren, obwohl kollaborative Anwendungen nicht ausdrücklich erwähnt werden.

Umfassende Sicherheit gewährleisten

Da Fertigungs- und Logistikprozesse zunehmend automatisiert werden und häufig von Industrierobotern und AGVs unterstützt werden, treiben verbesserte Roboterfähigkeiten Innovationen und neue Dienstleistungen voran. Je nach Aufgabe und gewählter Lösung können Roboter mit Benutzern zusammenarbeiten oder völlig autonom arbeiten.

Die zunehmende Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine hat die Automatisierungsmöglichkeiten erweitert und Fertigungsunternehmen dazu veranlasst, mehr Roboter in ihre Fabriken zu integrieren. Natürlich ist Sicherheit eine Grundvoraussetzung für den Einsatz von Robotern, da Systemausfälle schwerwiegende Folgen für Personal, Ausrüstung und Betrieb haben können. Trotz der unterschiedlichen Natur der Sicherheitsanforderungen für Roboter kann die Kombination etablierter Standards und bewährter Branchenpraktiken die Sicherheit von Roboterlösungen gewährleisten. Die Gewährleistung der Gesamtsicherheit von Roboterlösungen ist eine umfassende Aufgabe, bei der Technologien aus mehreren Disziplinen zum Einsatz kommen.

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